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Diffusion in Gelantine-Lösung

von Axel Wuttke

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Ziel des Versuchs Dieser Versuch veranschaulicht, dass unterschiedliche Stoffe verschiedene Diffusionsgeschwindigkeiten haben.

Vorbemerkung

Dieser Versuch veranschaulicht, dass unterschiedliche Stoffe verschiedene Diffusionsgeschwindigkeiten haben. Die SuS müssen die Diffusion als Phänomen kennen, um diese komplexe Erweiterung zu verstehen. Weiterhin sollte die Färbung bei der Reaktion von Kupfersulfat und Ammoniak bekannt sein.

Materialien

Reagenzglas, Becherglas, Kochplatte mit Rührer, Eisbad oder Kühlschrank

Chemikalien

Gelatine, Kupfersulfat, konz. Ammoniaklsg., Wasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Gelatine – – –
Kupfer(II)-sulfat-Lösung 0,1 M H410 P273, P501 –
Ammoniaklösung konz. 25% H314, H400, H335 – GHS05 GHS09 GHS07
Wasser – – –

Durchführung

Es werden 100 mL einer 5%-igen Gelatine-Lösung hergestellt. Davon werden 25 mL mit einigen Tropfen Kupfersulfatlösung in ein Reagenzglas gegeben und im Kühlschrank (oder Eisbad) ausgehärtet. Ist die erste Schicht hart geworden, so kann eine zweite Schicht bestehend aus 25 mL der reinen Gelatine-Lösung auf die Erste gegeben und ebenfalls zum Aushärten in den Kühlschrank gestellt werden. Ist diese Schicht ebenfalls hart geworden, kann eine dritte Schicht bestehend aus 25 mL der Gelatine-Lösung und 2-3 mL Ammoniak zugegeben und ebenfalls im Kühlschrank ausgehärtet werden. Das Reagenzglas wird für einen Tag im Kühlschrank belassen.

Beobachtung

Sowohl Ammoniak (gelb) als auch Kupfersulfat (blau) diffundieren in die Zwischenschicht (grau). Nach einem Tag hat sich ein tiefblauer Ring gebildet, der sich langsam in Richtung der unteren Schicht bewegt.

Abbildungen

  • Abb. 1: Skizze zum Versuchsablauf der Diffusion
  • Abb. 2: Diffusion in Gelatine

Deutung

Trifft Kupfersulfat auf Ammoniak, bilden sich Tetraammin-Kupferionen mit einer tiefblauen Färbung. Die Gelatine-Lösung dient dazu, die Diffusion so langsam zu gestalten, dass man sie beobachten kann. Ammoniakmoleküle diffundieren deutlich schneller als das wesentlich schwerere Kupfersulfat. Das Ammoniak-Molekül ist einhergehend mit der geringeren Masse auch wesentlich kleiner, weshalb der blaue Ring zunächst in der Nähe der Kupfersulfatschicht entsteht.

Entsorgung

Zur Entsorgung wird das Reagenzglas erhitzt und das verflüssigte Gemisch in den Sammelbehälter für schwermetallhaltige Abfälle befördert.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Mit diesen Versuch kann SuS die Diffusion in Feststoffen nähergebracht werden. Eine leichte Fehlerquelle besteht darin, dass die Kupferschicht noch nicht genug ausgehärtet ist und oder die zugegebene Zwischenschicht noch zu warm. Dies ermöglicht das Lösen von Kupfersulfat in der Zwischenschicht. So kann trotzdem das Diffusionsverhalten in Form eines tiefblauen Farbrings beobachtet werden, allerdings nicht die unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten. Weiterhin wäre es bei dieser Konstellation auch nicht nötig, eine Zwischenschicht einzufügen.

Eine weitere vorstellbare Variante des Versuchs könnte anstelle von Kupfersulfat und Ammoniak ein Eisen(III)-salz und gelbes Blutlaugensalz enthalten.

Literatur

Prof. Dr. Volker Schneider, Experimente in der Schule - Diffusion, http://www.experimente-in-der-schule.de/sekundarstufe/lebewesen_ wasser.php?offset=5, zuletzt abgerufen am 01.08.2013